인텔 샌디브릿지 마이크로아키텍처
1. 개요
IDF 2010에서 처음 공개된 후 2011년 1월에 본격적으로 투입된 마이크로아키텍처.
2. 상세
2.1. 샌디브릿지
인텔 네할렘 마이크로아키텍처의 후속 아키텍처로 설계되었으며, 개발을 담당한 것은 인텔 이스라엘 연구소인 하이파 연구소. 초기 개발명은 히브리어로 교량을 의미하는 Gesher(히브리어: גשר)였다가 현재의 이름으로 변경되었다. CES 2011 하루 전 인텔이 기자회견에서 발표하였고 2011년 1월부터 판매했다.
잘 알려져 있지 않지만, 인텔 코리아에서 채용한 광고모델은 소녀시대이다.
2.1.1. 특징
- 하이파 연구소에서 개발한 아키텍처로써는 초대 센트리노 플랫폼에 사용된 배니어스 이후 두번째.[2]
- MCH 역할을 하는 System Agent가 하나의 다이에 집약되었다.
- LLC(Last Level Cache)가 복수로 분할되어 모든 CPU, GPU가 공유한다.
- CPU, LLC, GPU가 양방향 링 버스 구조로 연결되었다.
- AVX(Advanced Vector eXtension)라는 연산 유닛의 추가로 부동소수점 연산 능력의 대폭적 향상이 이뤄졌다. (SSE 대비 2배가량)
- AES-NI 명령어 세트 - AES 암호화/복호화 성능이 향상되었다.
- 인텔 터보 부스트 2.0
- 더욱 개선된 인텔 스피드스텝 기술
- 인텔 퀵 싱크 비디오라는 하드웨어 비디오 디코더가 추가되었다.
- 샌디브릿지부터는 그래픽 칩셋 내장이 기본.[3][4][5]
기타 기술면에선 더 진보한 터보 부스트 2.0 기능이 추가되었다. 일반 데스크탑 제품군 중에 최상위 제품인 Core i7-2700K의 경우 기본 클럭이 3.5GHz이나 터보 부스트 기능 사용 시 3.9GHz 까지 터보 부스트가 가능해진다. 또한 AVX(Advanced Vector Extension)이라는 연산 유닛이 추가됐는데 기존 명령어인 SSE의 약 2배 이상의 부동소수점 연산 능력을 갖추게 되었다. 덕분에 AVX를 지원하는 PCSX2 0.9.8 에선 엄청나게 속도가 올랐다! 참고로 AVX는 Windows 7 SP1부터 지원한다고 하니 운영체제도 맞춰야 한다. (다른 운영체제는 Mac OS X 10.6.8 이후, 리눅스 커널 2.6.30 이후, 윈도 서버 2008 R2 SP1 이후에서 지원)
2.1.2. 2010년대를 구가하는 장수 CPU
린필드가 국민 CPU로 여겨지던 시절을 제외하고 켄츠필드가 최대 5년 밖에 가지 못한 거에 비해, 샌디브릿지는 '''자그마치 8년, 많으면 9년'''을 장수하고 있다. i3-6100 = i5-2500 >= 펜티엄 G4560 공식이 성립하면서 2018년 현재 샌디브릿지는 현역 메인스트림 프로세서 자리의 말석을 차지하고 있다. i3-6100이 i5-2500보다 약간 나은 성능, 4코어 프로그램에서 약간 모자란 성능을 보여주고 종합 벤치 결과는 두 CPU가 거의 차이가 없는 2~3% 수준 밖에 안 나므로 i5-2500 = i3-6100 >= 펜티엄 G4560이라는 공식은 거의 자명한 진리수준으로 자리잡았다.
i5-2400, 2500의 중고값이 폭락[7][8]하면서 기존 펜티엄 G620~870, i3-2100, 2120 유저들이 CPU만 업그레이드 해서 쓰고 있다. 이들 PC를 매우 싼 값에 구할 수 있다보니 기존 린필드, 팬티엄 울프데일 자리를 꿰차고 있다. 분가한 자녀들의 본가 PC나 소규모 사업장 등 고사양 그래픽 작업이나 최신 게임이 필요없는 곳에서 많이 쓰이는 편.[9]
i7-2600은 부동소수점 연산 기준으론 i5-6600와 동급이고 정수 연산 기준으론 i5-6600을 한참 앞선다. 심지어 대부분의 i7-2600K가 4.5GHz 오버클럭까지는 무난하게 먹히는데, 이 경우 프로그램에 따라 i7-6700이나 i5-7600에도 밀리지 않는 성능[10]을 보여주며 어떤 게임이든 60프레임은 넘어주기 때문에 고해상도/고주사율/듀얼 등 특수한 모니터를 사용하지 않는다면 게이밍을 위해 최신 CPU를 살 이유는 희박하다. 다만 이후 라이젠과 인텔 8세대 CPU의 등장 이후로는 물리적인 코어수 격차가 나기 시작했기 때문에 오버클럭을 하더라도 최신 보급형 CPU의 성능 이상을 바라기는 어렵게 되었다. AMD RYZEN과 비교하면 라이젠 5 1400[11]과 유사한 성능. 그러나 AMD 비쉐라시리즈 역시 그에 준하는 성능과 더 뛰어난 가성비를 보여준다. 실제로 비쉐라 FX 8300 이상의 라인업은 아직도 현역. 그래서 i7-2600의 경우 8스레드 덕분에 2020년에도 어느 정도 현역이라고 볼 수 있다.
게다가 i7-3820의 경우 '''익스트림 에디션 모델의 컷칩'''이기 때문에 성능은 비슷하면서 가격대는 매우 낮게 형성되어 있다. 본래 6C/12T를 커팅하였기에 4C/8T의 약간 애매한 코어 수가 되지만 2018년 기준으로도 크게 불편함이 없는 등의 모습을 보이고 있으며, 변종 모델로 K가 붙지 않았음에도 배수 락이 없어 공랭 4.6GHz대의 오버클럭 역시 가능한 것이 장점이다. 몇 안되는 단점이라면, 중고품을 구하기 어렵다는 것과 X79 칩셋을 사용하는 메인보드를 구하기가 어렵다는 것으로, 중고시장을 모니터링 하면 해결할 수 있지만 최근 컴퓨터 시장에 코어 증가 열풍이 불고 있기 떄문에 굳이 새롭게 구성할 필요는 없으며, CPU, 램, 메인보드 셋 중 하나가 있을 경우 고려해 볼 만한 정도다. 하지만 성능면에선 요즘의 최신 모델들과 비교해도 뒤처지지 않으며 1060 6GB 정도인 R9 390X/1080p 기준으로 배틀그라운드 풀 울트라 옵션 55 FPS 수준의 프레임속도 방어가 가능하다.
단, 6 시리즈 칩셋의 메인보드는 DDR3-1600 MHz 규격을 네이티브로 지원하지 않기 때문에 DDR3-1600 MHz 규격을 접하려면 XMP를 지원하는 메인보드를 찾아야 한다. 또한, PCIe는 기본적으로 2.0까지만 지원하기 때문에 PCIe 3.0으로 돌아가려면 별도의 컨버터 칩셋이 탑재된 보드를 찾아야 한다. USB 3.0도 역시 기본적으로 지원하지 않기 때문에 USB 3.0 포트가 탑재된 보드들은 모두 별도의 컨트롤러를 통해 지원한다. 물론 USB 3.0 컨트롤러 자체가 CPU가 아닌 PCH(Platform Controller Hub)에 존재하며 샌디와 아이비 모두 DMI(Direct Media Interface)를 통해 PCH와 통신하기 때문에 샌디 CPU를 7 시리즈 보드에 장착하고 드라이버만 설치 완료되면 사용이 가능하다. USB 3.0 헤더도 7 시리즈 칩셋부터 본격적으로 탑재되었기 때문에 SATA 3, PCIe 3.0, USB 3.0 후면, 헤더가 모두 탑재된 6 시리즈 칩셋 보드를 찾으려면 Z68 칩셋 계열의 후기형 보드를 찾아야 한다.[12]
2020년 기준 i7-2700K의 다나와 중고가가 11만원대로 형성되어 있다. i3-9100F보다 높은 가격으로, 메모리 규격 문제 때문에 비교는 어렵지만 아직도 상품가치를 인정받고 있다.
2.2. 아이비브릿지
IDF 2011에서 처음 공개된 샌디브릿지의 공정 미세화판. 인텔의 틱톡전략에 의해 나온 22nm 공정의 '틱' 제품으로, 2012년 4월 29일 출시되었다.[13]
기존 샌디브릿지 대비 CPU 클럭이 평균적으로 0.1GHz 상승되면서 동시에 동클럭 기준 IPC도 5% 정도로 상승되어 종합적인 성능 향상이 5~15% 정도 이뤄진 관계로 아예 새로운 아키텍처 취급하는 경우도 많이 보이나, 구조가 크게 달라지지는 않았으며[14], 기존 모델과 비교 시 동 클럭의 모델인 경우 성능 차이는 미미한 수준이다.
출시 가격은 기존 2세대에 비해 낮게 잡혔지만, 대한민국에서의 초기 출시가 뻥튀기는 그대로였다.
아이비브릿지와 함께 나오는 칩셋(코드네임 Panther Point)은 B75, Z75, H77, Z77 등이 있으며 PCIe 3.0 지원, DDR3 1600 MHz 기본 지원[15] 등이 특징이다. 샌디브릿지의 6 시리즈 칩셋(코드네임 Cougar Point)에서도 아이비브릿지의 사용이 가능하나, 메인보드 제조사가 새로운 펌웨어를 제공해 주어야 하며, PCIe 3.0 지원 등 몇몇을 제외하면 7 시리즈 칩셋에서 추가된 기능은 사용할 수 없다.
데스크탑 프로세서는 샌디브릿지에 비해 발열이 방출되지 못해 오버클럭에 제한을 받는다. 모바일 아이비브릿지는 모바일 샌디브릿지보다 발열과 성능에서 확연한 우위에 있다. 데스크탑 용의 아이비브릿지의 경우 칩셋 구조상에 문제가 있는 것이 아니고, 샌디브릿지는 히트 스프레더와 코어 사이에 인듐을 채워넣는 솔더링 방식이라 양호한 열 전달을 보여주지만 아이비브릿지는 이에 비해 열 전도율이 떨어지는 서멀 페이스트를 사용한 것이 원인이다.[16] 이에 다른 원인이 있다는 주장도 있지만 확인된 것은 없다.[17]이 때문에 뚜껑을 따서 오버클럭을 하는 사용자들도 종종 발견된다. 자세한 내용은 뚜따 참조. 물론 오버클럭에 관심 없는 사용자들에게는 해당되지 않는 이야기일 뿐더러 특이한 경우를 제외하고는 리스크에 비해 확연한 이점도 없다.
잘 알려져 있진 않지만 광고 모델이 2NE1이다.
2.2.1. 특징
- 3-D (Tri-gate) 트랜지스터 기술로 50%정도 저전력화
- 인텔 시큐어 키(Secure Key)
- 인텔 OS 가드(OS Guard)
- PCIe 3.0 지원
- CPU 배수를 63x까지 지원 (기존 샌디브릿지는 57x)
- 메모리 동작 속도 향상, 저전력(Low-Profile)메모리 지원 확대
- 내장 GPU 속도 향상 (연산 유닛 숫자 증대.[18] 25~68%의 성능 증대가 있다고 발표. )
- 인텔 퀵 싱크 비디오 2.0 명령어 세트 추가
- SAS 6G/USB 3.0 인터페이스 카드 성능 향상.
3. 링 버스 구조
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출처(DGLee)
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샌디브릿지 4코어의 링 버스 구조 도식화.
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아이비브릿지-EP 15코어 링 버스 구조 도식화.
참고로 인텔이 링 버스 구조를 도입한 것이 이게 처음이 아니다. 제온MP와 네할렘-EX에서도 링 버스 구조가 쓰였다. 이미 검증이 된 상태에서 도입한 것.
링 버스 구조는 링 버스와 링 스톱으로 구성되어 있다. 참고로 GPU가 메모리 컨트롤러에서 가장 먼 곳에 위치한다.
CPU 코어는 캐시 슬라이드와 1:1 대응되어 있던 왼쪽 구조에서 벗어나 오른쪽 그림처럼 말 그대로 '''링 버스''' 모양으로 바뀌었다. 링 버스 구조를 도입함에 따라 더 많은 CPU 코어를 집적할 수 있게 되었고 그 결과물이 EP 제품군들이다. 링 버스 구조는 8코어 샌디브릿지-EP, 12코어 아이비브릿지-EP, 15코어 아이비타운(아이비브릿지-EX), 18코어 하스웰-EX, 24코어 브로드웰-EX가 나올 수 있게 된 발판이 되었다.
단, 하나의 링으로 묶을 수 있는 최대 코어 수는 12개 정도로 알려져 있다. 위의 15코어도 두 개의 링으로 묶여진 상태. 이 때문에 코어와 L3 캐시 사이의 레이턴시 불균형 문제가 두드러지기 시작했고, 하스웰-EX는 코어 개수가 3개 더 많아지면서 여전히 비대칭형 코어 구조라 레이턴시 문제가 가장 심각했으며, 코어 개수가 6개 더 많아진 브로드웰-EX에서는 대칭형 구조인 덕분에 조금 개선되는 등 레이턴시 문제와 씨름해야 했다. 결국 28코어 스카이레이크-SP, 18코어 스카이레이크-X에서는 링 버스 구조를 버리고 메쉬 구조를 도입하게 된다.
4. 기타
2011년 1월 31일(미국시간 기준)에 샌디브릿지와 함께 출하된 6시리즈 칩셋의 결함이 발견되어 리콜을 실시하였었다. 프로세서 자체는 문제가 없지만 칩셋의 SATA 컨트롤러의 결함으로 인하여 I/O를 하면 할수록 I/O 성능이 저하되는 문제[19]가 발견되었으며 현재 H67과 P67을 포함한 모든 6시리즈 칩셋의 선적이 중단되고 이미 출하된 메인보드는 '''전량 리콜'''을 진행하고 있다. 인텔이 추정한 손실액은 약 '''7억 달러'''. 덤으로 인텔 주가는 개장하자마자 폭락. 더군다나 신소켓이라 메인보드 칩셋이 전멸했으니 멀쩡한 CPU 또한 판매가 막혔다. 미국에선 샌디브릿지 CPU와 메인보드가 아예 쇼핑몰에서 전부 자취를 감췄었다.[20] 이후 버그를 잡은 B3 스테핑 칩셋이 발매되어 해결되었다. 그런데 리콜하지 않은 B2 스테핑인 물량도 여전히 있기 떄문에 중고 보드를 구매할 때 잘 봐야 한다.
여담으로 이 세대 (아이비브릿지 포함) 까진 고정 가이드 장력이 좀 강해서 CPU를 끼웠다 빼보면 CPU 히트 스프레더 양 옆 돌기가 약간 패여있다.(...) CPU 쿨러도 775 시절처럼 보드에서 쿨러를 빼도 계속 휘어있는 상태로 있을 정도로 장력이 센 건 아니지만, 그래도 보드에 장착하고 나면 좀 휘어있다.
2020년 현재, 아직도 많은 사람들이 i5 3550, 3570 등 i5 이상 CPU를 사용하며 중고거래 사이트에서 3570을 심심찮게 볼수있다. 이정도 성능이면 그래픽 카드가 받쳐줄 경우 AAA게임을 옵션타협으로 즐길 수 있고 중고가가 4만원 정도로 저렴한데, i7급으로 가면 하이퍼 스레딩, 오버클럭 가능 등의 이유로 최고 10만원 이상까지 받아서 가성비가 떨어지기 때문.
p67와 z68, z77 보드와 조합하면 논K CPU도 터보부스트 배수오버가 가능해서 기본 전압으로 배수를 +2~4 정도 오버클럭 가능하다.
i5 3570의 경우 배수 42~40 정도 넣을 수 있다. (1코어 42, 2코어 41, 3/4코어 40)
5. 사용 모델
인텔 샌디브릿지 마이크로아키텍처/사용 모델 문서 참조.
6. 관련 문서
[1] 제온은 코어i의 로고와 같은 디자인을 사용하고, 셀러론, 펜티엄 등 보급형 CPU는 775때부터 사용해왔던 로고를 사용한다.[2] 엄밀히 하자면 배니어스는 P6의 설계를 상당수 활용하였으므로 백지 상태부터 시작한 건 이게 최초.[3] 없는 모델도 있으나, 없는 건 아니고, 비활성화한 것이다.[4] 내장 그래픽을 내장한 건 1세대 클락데일이 최초이지만, 엄밀히 말하면 iGPU+멤컨이 별도의 다이에 내장된 MCM의 형태였다. 여담이지만 멤컨이 다이 밖으로 나가버리는 바람에 성능은 45nm 네할렘보다 퇴보(....)[5] 윈도우 10에서는 드라이버 미지원으로 작동이 불가하다. 다만 윈도우 8.1에서 드라이버를 따오는 방법으로 작동시킬 수 있기는 하다.[6] 다만 1156-1155의 경우, 진짜 소켓 변경이 불가피했는지에 대해선 논란이 좀 있다.[7] 2020년 한 개당 2만원 선이다.[8] i7-2700K가 10만원 초반으로 내려왔는데 적절히 오버클럭을 해 주면 최신게임에도 큰 지장이 없기 때문에 돈 절약도 할 겸 갈아타면서 기존에 쓰던 i5를 처분하면서 i5가 대량으로 풀린 것이 가장 큰 이유다. [9] 이마저도 현재는 제온 E3-1230v2로 구매하기도 한다. 4코어 8스레드인 i7-2700 정도의 성능에 중고값이 5만원 선이기 때문이다. 이 정도면 현 시점에서도 쾌적하다.[10] 다만 IPC의 차이가 아예 없는것이 아닌데다 AVX2 같은 최신 명령어 활용면에서 떨어지기 때문에 게임 최소프레임 방어나 동영상 인코딩등 몇몇 부분에서는 좀 밀리는 모습을 보인다.[11] 현행 라이젠 3 3100보다 살짝 낮고, i3-9100F보다는 높다.[12] SATA 3는 H61 칩셋을 제외한 나머지 상위 칩셋부터 지원하지만 H61 칩셋 보드 중에서도 별도의 컨트롤러를 통해 SATA 3를 지원하는 제품이 있다. 심지어 PCIe 3.0, USB 3.0까지 지원하는 H61 칩셋 제품도 있지만, USB 3.0 헤더까지 탑재된 H61 칩셋의 제품은 하나도 없다.[13] 모바일 프로세서는 같은 해 6월에 출시.[14] 인텔 전략상 "틱". 즉, 공정 미세화에 해당하는 단계일 뿐. 물론 내장 그래픽의 경우 이 세대부터 DirectX 11을 지원하기 시작했으므로 '아예' 차이가 없는 것까진 아니었다.[15] 1600MHz 메모리 클럭 자체는 샌디브릿지-E부터 지원되었지만 일반 시장용 한정으로는 아이비브릿지부터 해당된다.[16] 이 서멀 컴파운드는 5 W/mK 밖에 안된다.[17] 인텔은 솔더링 대신 서멀 페이스트를 이용한 이유를 공식적으로 발표한 적이 없다.[18] 샌디브릿지에 비해 유닛 개수가 1.5~2배 증가함.[19] SATA 채널 중 SATA3인 0, 1번은 이상이 없으나 SATA2인 2~5번 채널에서 문제가 발생하는데 여기에 하드디스크나 SSD가 물려있을 경우 '''수명이 급격하게 줄어들 수도 있다.'''[20] 근데 한국에선 멀쩡하게 팔았었다.